隨著電動汽車的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的二次電源已無法滿足大型電化學(xué)儲能系統(tǒng)的需求。高能量密度和高安全性的固態(tài)電池成為下一代新型儲能電源的研究熱點。復(fù)合凝膠電解質(zhì)不僅具有接近液體有機電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率,還具有優(yōu)異的安全性能以及電化學(xué)性能,已成為固態(tài)電池的重要研究方向。本論文首次利用金屬有機骨架(Metal-organicFrameworks,MOFs)作為凝膠電解質(zhì)的基底材料來構(gòu)建三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)復(fù)合凝膠電解質(zhì),從正極材料、溶劑種類和基體材料等多方面展開研究,并通過相應(yīng)的表征與測試手段分析其物理性質(zhì)、電解質(zhì)特性和電池性能,取得主要結(jié)果如下:(1)本文采用溶液靜置法制備具有菱形十二面體結(jié)構(gòu)和尺寸均勻的ZIF-8納米材料。該材料顆粒尺寸小(約50 nm),比表面積大(約1460 m2/g),孔徑為典型Type I微孔(約0.7nm)。本文采用搟膜-浸漬活化法制備具有三維交聯(lián)微孔網(wǎng)絡(luò)ZIF-8基復(fù)合凝膠電解質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn):該復(fù)合凝膠電解質(zhì)不僅具有較寬的電化學(xué)窗口范圍0V～4.7V(vsLi+/Li),高鋰離子遷移數(shù)(0.667),高室溫離子電導(dǎo)率(約1.05×10-4S/cm);而且還與金屬鋰有著良好的...

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 固態(tài)鋰電池的簡介
        1.2.1 固態(tài)鋰電池的發(fā)展
        1.2.2 固態(tài)鋰電池的工作原理與電池結(jié)構(gòu)
        1.2.3 固態(tài)鋰電池的優(yōu)缺點及挑戰(zhàn)
    1.3 固態(tài)電解質(zhì)
        1.3.1 聚合物電解質(zhì)
        1.3.2 無機固態(tài)電解質(zhì)
        1.3.3 薄膜固態(tài)電解質(zhì)
        1.3.4 復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)
        1.3.5 其他固態(tài)電解質(zhì)
    1.4 固態(tài)電解質(zhì)的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 電解質(zhì)與正極材料的界面問題
        1.4.2 電解質(zhì)與負(fù)極材料的界面
    1.5 本文的選題意義與研究內(nèi)容
    參考文獻
第二章 實驗原理和方法
    2.1 實驗所用材料與儀器
    2.2 材料表征方法與技術(shù)
        2.2.1 X-射線粉末衍射技術(shù)(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.3 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.4 熱重分析(TGA)
        2.2.5 氮氣吸附脫附測試
        2.2.6 膜的吸液率和保液率表征
    2.3 電化學(xué)性能測試原理與方法
        2.3.1 電池的裝配
        2.3.2 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.3.3 線性掃描伏安測試(LSV)
        2.3.4 電化學(xué)交流阻抗測試(EIS)
        2.3.5 電解質(zhì)對鋰的沉積分析
        2.3.6 絕熱加速量熱法(ARC)
        2.3.7 恒電流充放電測試
    2.4 鋰離子電池的電化學(xué)性能
    參考文獻
第三章 ZIF-8基復(fù)合凝膠電解質(zhì)的制備及其電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 ZIF-8基復(fù)合凝膠電解質(zhì)的制備
        3.2.1 ZIF-8材料的制備
        3.2.2 ZIF-8多孔薄膜（ZIF-8 M)的制備
        3.2.3 ZIF-8復(fù)合凝膠電解質(zhì)（ZIF-8 CGE)的制備
    3.3 材料的基本物理性質(zhì)表征
        3.3.1 XRD結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 SEM和TEM形貌表征
        3.3.3 熱穩(wěn)定性能分析
        3.3.4 氮氣吸附測試
        3.3.5 膜的吸液率和保液率分析
        3.3.6 ZIF-8基復(fù)合凝膠電解質(zhì)的安全性能分析
    3.4 ZIF-8基復(fù)合凝膠電解質(zhì)特性表征
        3.4.1 電化學(xué)窗口分析
        3.4.2 鋰離子遷移數(shù)測試
        3.4.3 離子電導(dǎo)率及其活化能測試
        3.4.4 對鋰的穩(wěn)定性分析
        3.4.5 金屬鋰的沉積分析
    3.5 ZIF-8基復(fù)合凝膠電解質(zhì)的電池性能
        3.5.1 電池的組裝
        3.5.2 循環(huán)伏安測試
        3.5.3 交流阻抗測試
        3.5.4 循環(huán)性能測試
        3.5.5 倍率性能測試
        3.5.6 電池的安全性能測試
        3.5.7 其他電池應(yīng)用
    3.6 本章小結(jié)
    參考文獻
第四章 MOFs基復(fù)合凝膠電解質(zhì)電化學(xué)性能及機理研究
    4.1 引言
    4.2 正極材料對固態(tài)鋰電池的電化學(xué)性能影響
        4.2.1 不同負(fù)載量的正極材料
        4.2.2 不同摻雜量的ZIF-8的正極材料
    4.3 單一溶劑對固態(tài)鋰電池的電化學(xué)性能影響
        4.3.1 單一溶劑碳酸二甲酯(DMC)的固態(tài)鋰電池的電化學(xué)性能
        4.3.2 單一溶劑碳酸甲乙酯(EMC)的固態(tài)鋰電池的電化學(xué)性能
    4.4 ZIF-67基復(fù)合凝膠電解質(zhì)的制備及其電化學(xué)性能研究
        4.4.1 ZIF-67材料的基本物理性質(zhì)表征
        4.4.2 ZIF-67基復(fù)合凝膠電解質(zhì)的電化學(xué)性能
    4.5 MOFs基復(fù)合凝膠電解質(zhì)電導(dǎo)機理研究
    4.6 本章小結(jié)
    參考文獻
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 本文主要結(jié)論
    5.2 后續(xù)研究方向
作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與成果
致謝



本文編號：3870411